I separatori non porosi di Toray Industries potrebbero aumentare la capacità delle batterie agli ioni di litio e migliorare la sicurezza delle batterie nei dispositivi elettronici indossabili e nei veicoli elettrici, ha riferito Electronics Weekly.

Con la continua espansione del mercato delle batterie al litio, è necessario aumentarne la capacità e la densità energetica. Le batterie con anodo in litio metallico, grazie alla loro elevata capacità teorica e al basso potenziale redox, stanno attirando sempre più attenzione. “Questo anodo non ha ancora trovato un uso pratico, poiché durante la ricarica si formano dendriti di litio sulla superficie del litio metallico, che penetrano i separatori causando cortocircuiti che compromettono la sicurezza. I dendriti di litio si formano lungo i pori della pellicola microporosa. Eliminare i pori del separatore può bloccare questa crescita, ma lo svantaggio è una permeabilità agli ioni di litio notevolmente ridotta. È essenziale sopprimere i dendriti mantenendo al contempo la conduttività ionica,” ha osservato EW.

È necessaria una maggiore resistenza al calore e stabilità termica dei separatori poiché le batterie con anodo in litio metallico hanno una maggiore capacità e requisiti di sicurezza più elevati. Toray ha affrontato questa sfida utilizzando una tecnologia di progettazione molecolare dei polimeri aramidici ad alta resistenza al calore, impiegata da anni per controllare gli spazi tra le catene molecolari e l'affinità con gli ioni di litio.

Utilizzando un polimero altamente conduttivo agli ioni e con un'eccezionale resistenza al calore, Toray ha scoperto di poter sopprimere la formazione di dendriti nelle batterie con anodo in litio metallico, mantenendo al contempo la conduttività ionica grazie a “questo polimero come separatore non poroso, costituito da uno strato privo di pori applicato su un separatore microporoso”.

Il separatore sopprime i cortocircuiti attribuibili ai dendriti e mantiene oltre l'80% della propria capacità dopo 100 cicli di carica/scarica. Sono ancora necessarie ricerche sulla capacità ultra-elevata e sulla sicurezza delle batterie agli ioni di litio del futuro, ma la domanda di batterie sta spingendo in quella direzione.